实验室制备乙烯的实验研究_乙烯论文

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实验室制备乙烯是一个重要实验。人民教育出版社出版的《全日制普通高级中学教科书(必修加选修)化学第二册》(2003年6月第1版)第122页的实验装置如图1所示。若按教材介绍的方法,能够得到部分乙烯产品,但制备出的乙烯气体中含有较多的二氧化硫气体,污染环境,同时产生的气体产物比较少。

图1

一、改进实验

如图2所示,在烧瓶中首先加入2药匙(约3g)无水硫酸铜,再加入4mL无水酒精和8mL浓硫酸,组装好装置,加热混合液,使液体温度迅速升到170℃,这时就有乙烯生成。用排水取气法收集生成的乙烯。

图2

整个实验在2min~3min内完成,可以收集到约1000mL~1200mL的无色稍有气味(无刺激性气味)的气体。该气体能够使红色的高锰酸钾酸性溶液褪为五色、橙色的溴水褪为无色,该气体能够点燃,产生明亮的火焰,并有黑烟产生。

二、交流讨论

1.老教材实验的不足

在实验室制乙烯的实验中主要存在两个反应,一个是乙醇脱水生成乙烯,硫酸只起催化剂的作用。另一个是浓硫酸与乙醇的氧化还原反应,使乙醇脱水炭化,这是实验的副产品,是不需要的实验。

老教材的实验是20mL的酒精与浓硫酸(体积比约为1∶3)的混合液,浓硫酸的物质的量多了,有利于浓硫酸与乙醇的氧化还原反应,使乙醇脱水炭化,降低了主反应的发生,同时产生了大量的二氧化硫、二氧化碳等杂质气体。

2.改进实验的优点

改进实验降低了浓硫酸的用量,用4mL无水酒精和8mL浓硫酸进行混合加热反应,确实得到了较多的乙烯气体,同时气体产物中的二氧化硫等杂质气体含量较少。

笔者认为无水硫酸铜粉末有一定的吸水性质,吸收反应产生的水,有利于乙烯的产生(有待进一步的研究)。同时加入的无水硫酸铜粉末还具有碎瓷片的作用,以避免混合液在受热时发生暴沸。比较两类实验现象,改进后的实验反应迅速,产生气体的速率快。在加热过程中液体混合物没有大量泡沫。另外,硫酸铜在实验过程中有一定的催化作用(有待进一步的研究)。实验结束后,将反应混合物倒入盛水的烧杯里,水溶液显浅黑色。

如果按照4mL无水乙醇(相对密度0.789)在标准状况下产生1100mL气体,则乙醇的产气率约为70%。提高了乙醇的产气率。

改进实验,药品配比合适,反应迅速,产气速率快,副反应少,污染少,可以作为教师的演示实验或学生探究实验。

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